Deoksiribonukleiinihappo tai DNA on luonnon molekyyli geneettisen tiedon välittämiseen sukupolvien välillä. Suurin osa kehosi soluista sisältää 46 kromosomia - joukko 23 kullakin vanhemmalla -, jotka solun on replikoitava ennen kuin se voi jakautua.
Lue lisää DNA: n rakenteesta, toiminnasta ja tärkeydestä.
Toisaalta bakteerilla (ja muilla prokaryooteilla) on yleensä yksi kromosomi. Yllättäen kestää noin saman ajan, noin tunnin tai vähemmän, ennen kuin sinä ja bakteeri replikoitavat DNA: ta samojen DNA-replikaatiovaiheiden kautta.
DNA: n perusteet: Rakenne
Replikaation ajoitus riippuu DNA: n replikaation nopeudesta, solun DNA: n määrästä ja replikaatioalkujen lukumäärästä kussakin DNA-molekyylissä. DNA on pitkä polymeeri, jonka selkäranka on vuorotellen sokeri- ja fosfaattiryhmiä. Yksi neljästä typpipitoisesta nukleotidiemästä roikkuu jokaisesta sokeriryhmästä. Emästen sekvenssi on nelikirjaiminen aakkoset, joka kertoo aminohapposekvenssin proteiineissa, molekyylit, jotka ovat vastuussa fyysisistä ominaisuuksistasi ja biokemiastasi.
DNA: n perusteet: Replikaatio
Kromosomit ovat kompakteja DNA- ja proteiinipaketteja. Kaksi DNA-säiettä muodostaa kaksoiskierteen kunkin kromosomin sydämessä.
Lue lisää siitä, mikä kromosomi on.
Replikaation etenemiseksi solun koneiston on purettava kaksoiskierre vetämällä vetoketjusta ja käytettävä kutakin paljastettua säiettä mallina uuden kumppaninauhan rakentamiseen. Tämä on puolikonservatiivinen replikaatio, jossa lopputuote on kaksi kierteitä, joista jokaisella on alkuperäinen säie ja uusi. Templaattisäikeessä olevat emäsparit määrittävät uuden juosteen emäsparit komplementaarisen pariliitoksen avulla - kukin nukleotidiemästyyppi voi muodostaa parin vain tietyn kumppanin kanssa.
DNA-replikaation yleiset vaiheet
Nämä ovat DNA: n replikaation DNA-perusteet.
Vaihe 1: Replikointihaarukkamuodot. DNA-helikaasiksi kutsuttu entsyymi "purkaa" kaksoiskierteen Y-haarautuneeseen muodostumiseen.
Vaihe 2: Alukkeiden sidonta. DNA-alukkeet sitoutuvat alueille, joilla replikaatioentsyymi, DNA-polymeraasi, alkaa replikoitua. Alukkeet toimivat signaalina entsyymille ja antavat sen tietää mistä aloittaa ja mihin suuntaan mennä.
Vaihe 3: Venymä. Tämä on vaihe, jossa DNA todellisuudessa replikoituu. DNA-polymeraasi "pidentää" uutta juosetta, mikä tarkoittaa, että se alkaa tehdä uusi juoste perustuen kustakin templaattisäikeestä.
Vaihe 4: Irtisanominen. Kun replikointi on valmis, tapahtuu pari asiaa. Ensinnäkin "eksonukleaasiksi" kutsuttu entsyymi poistaa alukkeet DNA: sta ja nämä täplät täytetään oikealla DNA-sekvenssillä.
Seuraavaksi yksi juoste (jota kutsutaan "viivästyneeksi säikeeksi") tarvitsee DNA-ligaasia yhdistämään juuri replikoituneet DNA-fragmentit. Toinen entsyymi tulee läpi tarkistamaan ja korjaamaan mahdolliset virheet replikaation aikana. Viimeinen DNA-replikaatiovaihe on, kun telomeraasi lisää erityiset sekvenssit, joita kutsutaan "telomeereiksi" säikeiden loppuun.
Bakteerien replikaatio
Bakteerin yksittäinen kromosomi on kaksisäikeisen DNA: n silmukka. Emästen lukumäärä voi vaihdella lajeittain. Tunnetut bakteerit E. colilla on 4,7 miljoonaa emäsparia, joiden replikaatio kestää noin 40 minuuttia, mikä tarkoittaa nopeutta, joka on yli 1000 emästä sekunnissa.
Replikointi alkaa yhdestä kiinteästä sijainnista ja etenee jokaisella säikeellä vastakkaisiin suuntiin. Replikointiprosessi sisältää oikolukuvaiheen, joka varmistaa, että virheprosentti on korkeintaan yksi miljardista.
Eukaryoottinen replikaatio
Ihmisten ja muiden eukaryoottien soluissa on järjestäytyneet ytimet, jotka sulkevat joukon kromosomeja. Tyypillisessä ihmisen kromosomissa on noin 150 miljoonaa emäsparia, joita solu replikoi nopeudella 50 paria sekunnissa. Tällä DNA-replikaation nopeudella solun kesti kromosomin kopioiminen yli kuukauden ajan.
Se, että se kestää vain yhden tunnin, johtuu monista replikaatioalkuista. Replikaatio etenee samanaikaisesti monista eri kromosomin kohdista, ja entsyymit yhdistävät leikkeet yhdessä muodostaen lopullisen ehjän kopion. Kaikki 46 ihmisen kromosomia replikoituvat samanaikaisesti solusyklin S-vaiheen aikana.